化学13《化学能转化为电能-原电池第一课时》同步学案(鲁科版选修4)

第3节化学能转化为电能——原电池
【学习目标】
1、理解原电池的工作原理。

2、了解几种重要的原电池的电极反响和电池反响。

3、理解金属腐蚀的原理。

4、掌握金属防腐的原理。

【教学策略】
授课时数：2课时
教学重点：原电池的原理及各种常见的电池。

教学难点：书写各种电池的电极反响式及金属腐蚀的原因、防护。

第 1 课时原电池的工作原理
一、原电池的工作原理
实验1、如图，把一锌片和一铜片插入稀H2SO4中。

现象：。

反响。

失电子生成，得电子生成。

实验2、把上图中的Zn、Cu用一导线连接起来，中间接一电流
计G。

现象：。

结论：。

1、原电池：。

这种得失电子的反响为电极反响，上述原电池中的电
极反响为：
负极：
正极：
总反响：
2、原电池的构成要素：
分析图示的原电池
现象为：
正极反响：
负极反响：
总反响为：
也可以用如下表示式表示该原电池：
(－)Zn|CuSO4|Cu(＋)
【交流·研讨】
问题：如以下列图装置，是否构成了原电池呢
分析：装置中虽有两个电极和电解质溶液，但未构成闭合回路，形不成电流，所以，不能构成原电池。

可在中间加一个盐桥就满足了原电池的构成条件〔如以下列图〕，Zn仍为负极，Cu为正极，可表示为(－)Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu(＋)，其中“||〞表示盐桥。

【典例解析】
例1、从某铝镁合金上剪下一小片〔其质量为0.2g〕，立刻投入盛有20mL 5 mol·L-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。

〔1〕由反响开始到反响结束，可能观察到烧杯中的现象依次为。

〔2〕反响开始时，合金片外表产生气泡较慢，其原因是，一段时间后反响速率相当快，其原因是。

〔3〕写出合金片与溶液反响时可能形成的微电池的负极材料是，正极的电极反响式：。

〔4〕假设要利用该反响来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据〔如有多种可能，请逐一写出〕答：。

解析〔1〕切口断面上先产生少量气泡；氧化膜能溶于NaOH溶液导致反响会逐渐加快；后来反响剧烈，产生气体较多，导致小合金片在溶液中在溶液中上下翻动；反响放热导致溶液发烫；烧杯底会有少量黑色固体残留。

〔2〕影响反响速率的因素有多方面。

开始时由于外表氧化膜存在，反响速率较慢，后来氧化膜溶解，NaOH浓度大，铝镁合金片外表形成原电池，反响放热使溶液的温度升高等因素综合起来，使反响速率加快。

〔3〕铝；6H2O＋6e-==3H2↑＋6OH-。

〔4〕至少有以下四种可能测定出任何一个值都可以计算出铝的质量分数：〔a〕测定残留固体的质量〔b〕测定产生H2的体积〔c〕测定生成的NaAlO2的物质的量；〔d〕测定反响后溶液中NaOH的浓度。

例2 由于Fe (OH) 2被极易氧化，所以实验室很难用亚铁盐与烧
碱反响制得白色纯洁的Fe (OH) 2沉淀，应用右图电解实验可制得
白色的纯洁Fe (OH) 2沉淀，两极的材料分别为石墨和铁。

〔1〕a 电极材料应为；
b 电极的电极反响式为。

A、纯水
B、NaCl溶液
C、NaOH溶液
D、CuCl2溶液
〔3〕d 为苯，其作用为，
在加苯之前，对 c 溶液应作何简单处理：。

〔4〕为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是。

A、改用稀硫酸作电解液
B、适当增大电源的电压
C、适当减小两极间的距离
D、适当降低电解液的浓度
〔5〕假设C中Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,在反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为：。

解析：此题考查电解池中电极的名称、电极反响式以及Fe (OH) 2易被氧化的化学性质。

既有学科内的知识综合，又有学科间的知识点相互渗透
答案：〔1〕a 极为Fe b 极为石墨 b 极反响式为：2H+＋2e-==H2↑
〔2〕B、C
〔3〕隔开空气，防止生成的氢氧化亚铁，被氧化生成氢氧化铁，加热c，以除去溶解的O2〔4〕B、C
〔5〕白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。

【随堂演练】
1、以下关于原电池的表达中，正确的选项是〔〕
A.原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极
B.形成原电池时，在负极上发生氧化反响
C.原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动
D.电子从负极流向正极
2、以下关于原电池的表达正确的选项是〔〕
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是化学能转变为电能的装置
C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被复原
D.原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
3、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，以下说法中正确的选项是( )
A.锌片是正极，铜片上有气泡产生
B.电流方向是从锌片流向铜片
C.溶液中H2SO4的物质的量减少
D.电解液的PH保持不变
4、一个原电池的总反响的离子方程式是Zn＋Cu2+＝Zn2+＋Cu，该反响的原电池的正确组成是
A B C D
正极Zn Cu Zn Fe
负极Cu Zn Ag Zn
电解质溶液CuCl2 H2SO4CuSO4 CuCl2
5、以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，以下说法正确的选项是〔〕
A.Mg片作负极，电极反响：Mg－2e－＝Mg2+
B.Al片作负极，电极反响：Al＋4OH－－3e－＝AlO2－＋2H2O
C.电子从Mg电极沿导线流向Al电极
D.Mg片上有气泡产生
6、以下事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是
〔〕
A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中
B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中
C、与氯气反响时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子
D、常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化
【能力提升】
7、有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A →B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反响式为：E2-+2e-=E，B-2e-=B2+那么A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为〔〕
A、A﹥B﹥E﹥D
B、A﹥B﹥D﹥E
C、D﹥E﹥A﹥B
D、D﹥A﹥B﹥E
8、航天技术上使用一种氢氧燃料电池，它具有高能、轻便，不污染环境等优点，该电池总的化学方程式为，其负极变化过程可表示为〔〕
A．B．
C．D．
9、原电池的正负极的判断：
①由组成原电池的两极材料判断。

一般是的金属为负极，活泼性的金属或能的非金属为正极。

②根据电流方向或电子流动方向判断。

电流是由流向；电子流动方向是由极流向极。

③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。

在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是极，阴离子移向的极为极。

④根据原电池两极发生的变化来判断。

原电池的负极总是电子发生氧化反响，其正极总是电子发生反响。

10、从能量转化角度看，原电池是一种由______的装置．例如由银锌组成的原电池，银为______极，发生______反响，电子从______极流向______极．
11、近年我国首创以Al──空气──海水为能源的新型电池，以海水为电解液．靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流．其工作时电极总反响式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3；请判断：
〔1〕原电池的负极是______；
〔2〕工作时原电池的两极反响：A．负极______ ；B．正极______ ；
〔3〕工作时原电池正极附近pH______〔增大，减小，不变〕．
【参考答案】第三节第1课时1、BD 2、B 3、C 4、D 5、BD 6、B 7、D 8、D
9、活泼、导电、正极、负极、负、正、正、负、失、得、复原
10、化学能转变为电能；正；复原；锌，银．
11、〔1〕Al，
〔2〕Al-3e=Al3+；O2+2H2O+4e=4OH-
〔3〕增大。